Po dvoch rokoch skúmania vírusu SARS-CoV-2 sú vedci stále prekvapení, ako veľmi sa mení, vyvíja a aké má vlastností, ktoré počas prvých výskumov neboli zrejmé. Aký je jeho ďalší potenciál?
Keď sa na začiatku roku 2020 začala rozbiehať pandémia, virológovia a epidemiológovia sa snažili predpovedať, ako by sa nový vírus mohol správať, ako sa bude meniť a aké problémy môže spôsobiť. Niektorí verili, že nemá potenciál rozšíriť sa, ale evolučný biológ Jesse Bloom zo Seattlu bol skeptický. Už vtedy uvádzal, že nový patogén sa nepodarí odstrániť a je oveľa pravdepodobnejšie, že sa stane endemickým, teda jedným z tých koronavírusov, ktoré v ľudskej populácii bežne kolujú a spôsobujú choroby so silou a príznakmi nádchy.
Tento vývoj uvádza ako pravdepodobný celý rad virológov, ale nikto zatiaľ nie je schopný povedať, kedy by sa to mohlo stať, ani ako by to malo vyzerať. Podľa Blooma je to tým, že sa o nádche vie veľmi málo, teda o tom, ako sa ľudia týmto „neškodným“ koronavírusom prispôsobovali a ako sa súčasne menili samotné vírusy.
Jedným z najlepšie preštudovaných príkladov je sezónny koronavírus s názvom 229E, ktorý infikuje ľudí opakovane po celý život. Nie je jasné, či sú tieto opakované nákazy dôsledkom slabnúcej imunity ľudí alebo sa vírus „učí“ obchádzať našu imunitu.

Bloom sa to pokúsil zistiť. Podarilo sa mu získať desiatky rokov staré vzorky krvi ľudí, ktorí boli vystavení koronavírusu 229E, a otestoval ich na prítomnosť protilátok proti rôznym mutáciám, ktoré sú uložené v laboratóriách už od 80. rokov 20. storočia. Výsledky boli nečakané – vzorky krvi z 80. rokov totiž obsahovali vysoké hladiny protilátok, ktoré blokovali mutáciu z roku 1984, ale mali výrazne slabší efekt proti vzorkám z 90. rokov a ešte menej účinné boli proti variantom z rokov 2000 a 2010. To isté platilo aj pri modernejších vzorkách krvi. Ukázalo sa teda, že ľudia mali síce kvalitnú imunitu proti vírusom z nedávnej minulosti, ale už nie proti tým nasledujúcim. Podľa Blooma to naznačuje, že vírus sa vyvíjal, aby sa vyhol imunite.
„Mali sme takmer dva roky na to, aby sme videli, ako sa SARS-CoV-2 vyvíja. Myslím si, že existujú jasné paralely s 229E,“ hovorí Bloom. Varianty ako omikrón a delta sú mutácie, ktoré otupujú účinnosť protilátok proti minulým variantom vírusu SARS-CoV-2. Sily, ktoré poháňajú túto „antigénnu zmenu“, pravdepodobne zosilnia, len čo väčšina ľudstva získa imunitu voči vírusu, či už z infekcie, očkovania alebo oboch. Rýchly nárast počtu nakazených variantom omikrón najprv v Južnej Afrike a teraz v Európe dokazuje, že SARS-CoV-2 už našiel spôsob, ako sa aspoň čiastočne vyhnúť ľudskej imunite.

Práve to, ako sa vírus SARS-CoV-2 bude vyvíjať, bude zásadné pre to, ako bude pandémia vyzerať v roku 2022 a v nasledujúcich. Zatiaľ sú podľa Blooma v hre všetky možnosti – je možné, že vírus sa zmení na neškodný, podobné nádche, ale stále existuje aj možnosť, že vzniknú mutácie, ktoré budú pre niektoré skupiny obyvateľov smrteľnejšie. Alebo zostane podobne smrteľný ako doteraz.

Čím viac sa svet rozvoľňuje a vírus koluje, tým viac má možnosť všetky tieto varianty vyskúšať. Zásadnú úlohu zohráva celosvetová snaha o očkovanie – v súčasnej dobe je už toľko ľudí aspoň čiastočne očkovaných, že by to malo vytvárať na vírus evolučný tlak.
Veľa vedeckých tímov po celom svete sa snaží modelovať, ako by cesty evolúcie, po ktorých sa koronavírus vydá, mohli vyzerať. Využívajú na to modely vírusu, experimenty v laboratóriách, ale aj najpokročilejšie umelé inteligencie. Zatiaľ je podľa Nature medzi expertmi najrozšírenejšie presvedčenie, že sa SARS-CoV-2 začne správať predvídateľnejšie, a tak sa svojimi následkami bude viac podobať iným respiračným vírusom – kedy k tomuto dôjde a ktorej infekcii sa bude podobať, nie je jasné. Vedci sa učia za pochodu, hovorí Andrew Rambaut, evolučný biológ z Edinburskej univerzity v Spojenom kráľovstve. „Zatiaľ sme nemali veľa podkladov.“
Vírus má len jeden cieľ – množiť sa. Môže to dosiahnuť viacerými cestami: jedna z nich ho robí ľahšie prenosným. Aj na to si môže vyvinúť množstvo trikov: možno sa rýchlejšie replikuje v bunkách, lepšie prežíva vo vonkajšom prostredí, alebo sa množí v miestach, kde môže ľahšie nakaziť iných. Druhou možnosťou je, že sa dokáže nejako vyhnúť imunite nakazeného – to až doteraz nemalo pre vírus príliš veľký význam, pretože voči nemu malo priamu imunitu len málo ľudí. Teraz je situácia iná, väčšina ľudí sa už nejako s vírusom stretla – buď očkovaním, alebo tým, že chorobu prekonali.
„Čakala som, že sa tento nový koronavírus významným spôsobom prispôsobí človeku – a to by pravdepodobne znamenalo zvýšenie prenosnosti,“ hovorí Wendy Barclayová, virologička z Imperial College London.
Sekvenovanie genómu vírusu na začiatku pandémie ukázalo, že vírus získava približne dve jednopísmenné mutácie mesačne. Táto rýchlosť zmien je približne polovičná ako pri chrípke a štvrtinová ako pri víruse HIV. Koronavírusy totiž majú enzým, ktorý využívajú na opravu chýb vedúcich k vzniku defektných „bezzubých“ variantov. U iných RNA vírusov je tento mechanizmus vzácny.
Vírus sa naozaj vyvíjal k vyššej nákazlivosti , ale nesmierne pomaly, lenže potom sa objavili varianty delta a alfa, kde sa objavilo naraz väčšie množstvo mutácií, a to úplne zmenilo ich prenosnosť – smerom nahor. Alfa alebo B.1.1.7 obsahovala množstvo mutácií najmä vo svojom S-proteíne. „Bolo to trochu neobvyklé, pretože to vyzeralo, že sa objavila odnikiaľ,“ opisuje počítačový biológ Francois Balloux z University College London.
Tento variant sa šíril najmenej o 50 % rýchlejšie ako predtým kolujúce línie. Približne v rovnakom čase, keď Briti objavili alfu, spojili „lovci vírusov“ v Juhoafrickej republike ďalší variant s mutáciami nazvaný B.1.351 – teraz známy ako beta – s druhou vlnou tamojších infekcií. A onedlho vysoko prenosný variant – gamma, vystopovali v Brazílii.
Všetky tri majú spoločné niektoré mutácie, najmä v kľúčových oblastiach S-proteínu, ktorý sa podieľa na rozpoznávaní receptorov ACE2 hostiteľskej bunky, ktoré vírus využíva na vstup do buniek. Navyše u nich vedci našli mutácie, ktoré niekoľkokrát pozorovali u ľudí s oslabeným imunitným systémom, u ktorých choroba trvala niekoľko mesiacov. To viedlo vedcov k domnienke, že dlhodobé infekcie umožňujú vírusu skúšať rôzne kombinácie mutácií, aby našiel tie, ktoré sú úspešné. Typické infekcie trvajúce niekoľko dní ponúkajú menej príležitostí.
Nech už bol ich pôvod akýkoľvek, všetky tri varianty boli infekčnejšie ako kmene, ktoré vytlačili. Beta a gama obsahovali aj znepokojujúce mutácie, ktoré znížili účinnosť „neutralizačných“ protilátok blokujúcich infekciu pri vyvolaných predchádzajúcich infekciách alebo získaných očkovaním. To je správanie, ktoré presne zodpovedalo tomu, čo predpovedal Bloom a jeho výskum nádchových koronavírusov.
Vedci predpokladali, že buď alfa, alebo beta budú rodičom ďalších variantov, ktoré sa rozšíria po celom svete – tieto kmene budú postupne naberať ďalšie mutácie, ktoré vírus urobia nákazlivejším alebo ešte odolnejším voči protilátkam. Ale to sa nestalo, prišiel ďalší blesk z jasného neba – variant delta. Prišla z Indie, opäť obsahovala množstvo mutácií, ale aj ona mala vlastný pôvod. Oproti alfe sa šírila o 60 % rýchlejšie a práve ona v súčasnej dobe zviera Európu. V porovnaní s inými variantmi, vrátane variantu alfa, sa delta dokáže množiť rýchlejšie a na vyššiu úroveň v dýchacích cestách infikovaných – to jej umožňuje prekonať počiatočné imunitné reakcie tela proti vírusu.
A to isté urobil teraz v zime omikrón v Južnej Afrike – opäť je to variant nečakaný, s obrovským množstvom mutácií naraz a zase je o niečo viac nákazlivý a ešte ľahšie prekonáva imunitu. Tieto zmeny sú podľa vedcov dané tým, že SARS-CoV-2 je úplne nový. Ostatné vírusy, ktoré sa v ľudskej populácii vyskytujú, nerobia ani zďaleka také skoky v nákazlivosti, ako zvládol SARS-CoV-2 v posledných dvoch rokoch – nielen Bloom, ale aj väčšina ďalších vedcov očakáva, že aj tento vírus sa nakoniec bude správať rovnako.
Vírus totiž musí vyvažovať svoju schopnosť replikovať sa v dýchacích cestách ľudí na vysokú úroveň s potrebou udržať ich dostatočne zdravé na to, aby stihli nakaziť nových hostiteľov. „Vírus ‚nechce‘ nikoho poslať do nemocnice a spôsobiť, aby ochorel tak, že sa už nestretne s množstvom ďalších ľudí,“ uvádza Nature. Jedným zo spôsobov, ako by vírus mohol tento problém riešiť, by bolo vyvinúť sa tak, aby v dýchacích cestách ľudí rástol na nižšiu úroveň, ale udržoval infekciu dlhšiu dobu, čím by sa zvýšil počet nových hostiteľov vystavených vírusu, hovorí Rambaut. „V konečnom dôsledku bude existovať kompromis medzi tým, koľko vírusu môžete vyprodukovať a ako rýchlo vyburcujete imunitný systém.“ Tým, že sa SARS-CoV-2 bude držať pri zemi, môže zaistiť svoje ďalšie šírenie.
Ak by sa vírus vyvíjal týmto spôsobom, mohol by sa stať menej závažným, ale tento výsledok nie je zďaleka istý. „Existuje predpoklad, že niečo, čo je viac prenosné, sa stane menej virulentným. Nemyslím si, že by sme mali zaujať takýto postoj,“ hovorí virológ Francois Balloux. Lenže to, čo vidíme, takémuto očakávanému vývoju odporuje – nové varianty vrátane delty sa spájajú so zvýšenou mierou hospitalizácií a úmrtí – pravdepodobne preto, lebo sa v dýchacích cestách ľudí množia do extrémnych hodnôt. Je síce populárne uvádzať, že vírusy sa vyvíjajú tak, aby sa stávali „lepšími“, ale v skutočnosti je to oveľa zložitejšie,“ komentuje tento vývoj virológ Andrew Rambaut. „Tvrdenie, že sa vírusy vyvíjajú tak, aby sa stali miernejšími, je tak trochu mýtus.“
Virológovia sa väčšinou zhodujú v tom, že infekčnosť nového koronavírusu sa už príliš zvyšovať nebude; môže ešte rásť, ale už by to nemalo byť o veľa, v tomto ohľade mal dosť času prispôsobiť sa ľuďom. Pritom mal oveľa kratší čas na to, aby sa zmenil tak, aby lepšie odolával protilátkam – a práve to je zrejme cesta, ktorou sa vydajú jeho mutácie v roku 2022.
Bude sa teda zrejme vyvíjať podobne ako iné nádchové vírusy v Bloomovom výskume – táto evolučná cesta smerujúca k vyhýbaniu sa imunite a odklon od zvyšovania infekčnosti je bežná pri známych respiračných vírusoch ako je chrípka, uvádza Adam Kucharski, matematický epidemiológ z London School Hygiene and Tropical Medicine. „Najjednoduchší spôsob, ako môže vírus vyvolať novú epidémiu, je vyhnúť sa imunite v priebehu času. To je podobné tomu, čo vidíme pri sezónnych koronavírusoch.“
Omikron má mutácií, ktoré oslabujú účinok vakcín aj protilátok z prekonanej choroby najviac, zodpovedá teda týmto predpovediam. Tento vývoj, keď sa vírus „špecializuje“ na niečo, čo je preňho extra výhodné, môže mať – a spravidla aj máva, aj negatívne dopady. Oblasť na S-proteíne, proti ktorej sa protilátky zameriavajú, je totiž pomerne malá a nemôže sa meniť donekonečna – inak by zase stratila schopnosť pripájať sa na receptory na bunke, ktorú chcú vírusy napadnúť. Dá sa to prirovnať k bodnej zbrani, ktorá má preniknúť napríklad drôtenou košeľou bojovníka: musí byť dosť ostrá a tenká na to, aby medzi krúžkami prenikla – lenže ak ju zbrojár vyrobí s príliš úzkym hrotom, síce zbrojou prenikne, ale buď sa pritom zlomí, alebo nespôsobí bojovníkovi väčšie škody – a práve to môže stretnúť aj budúce varianty nového koronavírusu.
V evolučnej biológii je obľúbenou metaforou príbeh Červenej kráľovnej. Zjednodušene hovorí, že tým, že sa nejaký organizmus adaptuje, spôsobuje nejaké zmeny aj vo svojom okolí – a na tieto zmeny sa potom zase musí sám adaptovať; tieto preteky v zbrojení sú teda dlhodobé a môže ich ovplyvniť len podstatná zmena v celom systéme.
Ľudská imunita sa teda bude vírusu SARS-CoV-2 prispôsobovať, či už vakcináciou, alebo stretávaním s najrôznejšími kmeňmi a variantmi vírusu. To by mohlo premeniť imunitnú reakciu z drôtenej košele na niečo, ako je plátová zbroj, ktorou už žiadna bodná zbraň nemôže preniknúť – kým sa vírus zase zmení na bojové kladivo, ktoré prebije aj prebije.
Ako sa SARS-CoV-2 vyvíja v reakcii na reakcie ľudskej imunity, má jasné dopady na to, ako sa bude meniť na endemický – podľa virológa Adama Kucharséiho by sa v blízkej budúcnosti aj naďalej dali očakávať explozívne vlny koronavírusových infekcií, ale malo by to byť podobné chrípkovým epidémiám, na aké je svet zvyknutý v posledných desiatkach rokov. Nemali by spôsobovať také závažné problémy, pretože pamäťová imunita uložená v takzvaných T-bunkách po nákaze zostáva pomerne silná a ďalšími stretnutiami s vírusom sa ešte viac posilňuje.
Aby vedci mohli predpovedať, ako budú tieto epidémie vyzerať, skúmajú, ako rýchlo sa populácia stáva náchylnou na infekciu – a či sa tak deje hlavne prostredníctvom evolúcie vírusu, slabnúcej imunitnej reakcie alebo narodením nových detí bez imunity voči vírusu. „Mám pocit, že najpravdepodobnejšou evolučnou trajektóriou môžu byť malé zmeny, ktoré otvoria určitú časť predtým vystavenej populácie opätovnej infekcii,“ zvažuje Rambaut.
Najnádejnejšia, ale pravdepodobne najmenej pravdepodobná budúcnosť SARS-CoV-2 by bola, keby nasledoval cestu osýpok. Infekcie poskytujú doživotnú ochranu a vírus cirkuluje prevažne vďaka novo narodeným deťom. „Dokonca aj vírus ako osýpky, ktorý v podstate nemá schopnosť vyvíjať sa tak, aby sa vyhol imunite, je stále na svete,“ hovorí Bloom.
Pravdepodobnejšou, ale stále relatívne nádejnou paralelou budúcnosti vírusu SARS-CoV-2 je takzvaný respiračný syncytiálny vírus (RSV). Väčšina ľudí sa ním nakazí v prvých dvoch rokoch života. RSV je hlavnou príčinou hospitalizácie dojčiat, ale väčšina detských prípadov má mierny priebeh. Slabnúca imunita a evolúcia vírusu spoločne umožňujú, aby sa každý rok po planéte rozšírili nové kmene RSV, ktoré vo veľkom počte infikujú dospelých, ale vďaka vystaveniu v detstve majú neskôr väčšinou iba mierne príznaky. „Ak sa SARS-CoV-2 vydá touto cestou, stane sa v podstate detským vírusom,“ dodáva Rambaut.

A ďalšie dva možné scenáre ponúka chrípka. Vírus chrípky A sa rýchlo vyvíja a vie rýchlo generovať nové zmutované varianty – tie síce nie sú spravidla také infekčné ako minulé vlny, ale sú schopné uniknúť imunite vyvolanej predchádzajúcimi kmeňmi. Výsledkom sú sezónne epidémie, ktoré najčastejšie postihujú dospelých a u niektorých spôsobujú vážne zdravotné problémy alebo dokonca smrť. Očkovanie proti chrípke síce znižuje závažnosť ochorenia a spomaľuje prenos, ale rýchly vývoj chrípky A znamená, že vakcíny nie sú vždy dobre prispôsobené kmeňom, ktoré sa práve objavia – vďaka prepojenosti sveta sa variant z juhu Ameriky môže dostať na sever Európy v priebehu niekoľkých dní.
Ak sa však vírus SARS-CoV-2 bude vyvíjať pomalšie, aby sa vyhol imunite, mohol by sa začať podobať chrípke B. Pomalšie tempo zmien tohto vírusu v porovnaní s chrípkou A znamená, že jeho prenos je z veľkej časti poháňaný infekciami u detí, ktoré majú menšiu imunitu ako dospelí.

Ak vás článok obohatil o ďalší uhol pohľadu, podporte ľubovoľnou čiastkou slobodu slova. Ďakujeme.

CHCEM PODPORIŤ

Zdroj: Beyond Omicron: what’s next for COVID’s viral evolution, nature.com 

Vyhlásenie: Názory autora sa nemusia zhodovať s názormi vydavateľstva Sofian, s.r.o. Zodpovednosť za obsah tohto článku nesie výhradne jeho autor. Vydavateľstvo Sofian, s.r.o. nie je zodpovedné za akékoľvek prípadné nepresné či nesprávne informácie v tomto článku. Sofian, s.r.o. dáva súhlas na zdieľanie našich pôvodných článkov na ďalších nekomerčných internetových stránkach, ak nebude zmenený ich text a názov. Pri zdieľanom článku musí byť uverejnený zdroj a autor. Ak chcete články z nášho webu publikovať v tlači či inými formami, vrátane komerčných internetových stránok, kontaktujte redakciu na [email protected] UPOZORNENIE
Vážení čitatelia – diskutéri. Podľa zákonov Slovenskej republiky sme povinní na požiadanie orgánov činných v trestnom konaní poskytnúť im všetky informácie zozbierané o vás systémom (IP adresu, mail, vaše príspevky atď.) Prosíme vás preto, aby ste do diskusie na našej stránke nevkladali také komentáre, ktoré by mohli naplniť skutkovú podstatu niektorého trestného činu uvedeného v Trestnom zákone. Najmä, aby ste nezverejňovali príspevky rasistické, podnecujúce k násiliu alebo nenávisti na základe pohlavia, rasy, farby pleti, jazyka, viery a náboženstva, politického či iného zmýšľania, národného alebo sociálneho pôvodu, príslušnosti k národnosti alebo k etnickej skupine a podobne.